(57)【要約】【課題】隣接する着色部間での混色を防止し、且つ領域内での白抜け、色ムラのない着色部を形成することのできるカラーフィルタの製造方法を提供する。【解決手段】１）透明基板１上に開口部を有するブラックマトリクス２を形成する工程と、２）上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により着色インク３を付与して着色部を形成する工程と、３）熱プレス処理により上記着色部５の硬化と平坦化を同時に行う工程を少なくとも有すること。ブラックマトリクスが黒色遮光材を含有する感光性樹脂組成物を用いて形成され、撥水撥油性を示すこと。【選択図】図１
2006017980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程と、
２）上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により着色インクを付与して着色部を形成する工程と、
３）熱プレス処理により上記着色部の硬化と平坦化を同時に行う工程、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程と、
２）上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により着色インクを付与して着色部を形成する工程と、
３）上記着色部が形成された透明基板上の全面に保護層を形成する工程と、
４）平滑な面を有するフィルムを介した熱プレス処理により上記保護層及び着色部の硬化と平坦化、並びに保護層表面の平滑化を同時に行う工程、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記ブラックマトリクスが黒色遮光材を含有する感光性樹脂組成物を用いて形成されたブラックマトリクスであり、撥水撥油性を示すことを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解放射型表示装置、蛍光表示装置、プラズマディスプレイ、及び液晶表示装置などの表示装置用カラーフィルタに関し、特に、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、主としてコストダウンを目的として、インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が検討されている。
【０００３】
インクジェット方式を用いたカラーフィルタの製造方法としては、例えば、ガラス基板上にブラックマトリクスを形成し、インクジェット記録装置を用いて該ブラックマトリクスの開口部にインクを付与して着色部を形成する方法が提案されている。さらに、この方法において、インクが所定の開口部に良好に充填され、隣接する着色部間でインクが混じり合う混色が発生しないように、ブラックマトリクスの構成材料として、インクに濡れにくく、インクをはじきやすいものが検討されている。
【０００４】
例えば、着色部間における混色防止方法として、ブラックマトリクス上にブラックマトリクスとほぼ同じ大きさの撥インク性の大きなシリコーンゴムパターンを形成し、インクジェット法あるいは印刷法における混色を防止するという方法がある（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、上記の方法は隔壁を多層化するものであり、フォトリソグラフィ工程を複数回実施する必要があることから、プロセスの複雑化、コストアップ、ひいては歩留まり低下を招くという問題がある。
【０００６】
また、その他の方法として、インクに対して２０°以上の接触角を有する材料を用いてブラックマトリクスを形成し、その開口部にインクを付与する方法が提案されている（特許文献２参照）。上記の方法は、ブラックマトリクスに撥インク性を持たせる為に、該ブラックマトリクスにフッ素化合物やケイ素化合物といった撥水剤を含ませる方法である。
【０００７】
しかしながら、上記の方法のように、ブラックマトリクスに撥水剤であるフッ素化合物やケイ素化合物を含有させると、ブラックマトリクス形成工程の最終工程であるポストベーク（本硬化）の際に、ブラックマトリクス材料中の撥水剤が蒸発し、ブラックマトリクス開口部に露出したガラス基板表面に薄く付着する。
【０００８】
また、撥水剤を用いていない場合であっても、ブラックマトリクス材料中の低分子の有機物が蒸発し、同様にガラス基板表面に付着する。いずれの場合も、ガラス基板表面が撥インク性を示すことになり、ブラックマトリクスの開口部にインクを付与した際にガラス基板表面とインクとの濡れ性が悪くなり、開口部内にインクが均一に拡がらず、白抜けや色ムラを発生する恐れがある。
【０００９】
また、ブラックマトリクスに撥インク性を付与することにより、ブラックマトリクス側壁面でインクがはじかれてしまう為、隔壁で囲まれた部分に形成した着色部はインク表面が凸状に盛り上がった形状になり、その結果、膜厚差による着色部内で濃度のバラツキが生じてしまう。
【特許文献１】特開平４−１２３００５号公報
【特許文献２】特開平７−３５９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、カラーフィルタをインクジェット方式を利用して簡易なプロセスで安価に製造する場合、隔壁で囲まれた領域内にインクを付与する際に、隣接する着色部間での混色を防止し、且つ領域内での白抜け、色ムラのない着色部を形成することのできるカラーフィルタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程と、
２）上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により着色インクを付与して着色部を形成する工程と、
３）熱プレス処理により上記着色部の硬化と平坦化を同時に行う工程、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、表示装置用カラーフィルタの製造方法において、
１）透明基板上に開口部を有するブラックマトリクスを形成する工程と、
２）上記ブラックマトリクスの開口部にインクジェット方式により着色インクを付与して着色部を形成する工程と、
３）上記着色部が形成された透明基板上の全面に保護層を形成する工程と、
４）平滑な面を有するフィルムを介した熱プレス処理により上記保護層及び着色部の硬化と平坦化、並びに保護層表面の平滑化を同時に行う工程、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明によるカラーフィルタの製造方法において、前記ブラックマトリクスが黒色遮光材を含有する感光性樹脂組成物を用いて形成されたブラックマトリクスであり、撥水撥油性を示すことを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、熱プレス処理によって、着色部を従来の形状より平坦化することが可能であり、色ムラの非常に小さいカラーフィルタを提供することができる。また、保護層を形成し、平滑な面を有するフィルムを介した熱プレス処理によって、保護層の表面が平滑なカラーフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明によるカラーフィルタの製造方法の一実施例を説明する工程図である。図１（ａ）は透明基板１上にブラックマトリクス２が形成された状態を示したものである。まず、透明基板１上に隔壁としてのブラックマトリクス２を選択的に形成する。これにより、ブラックマトリクス２の開口部に後述の着色インクを付与する凹部が形成される。
【００１６】
ここで透明基板１としては一般にガラス基板が用いられるが、液晶表示装置等、最終的な用途に必要な特性、例えば、透明性、機械的強度を満足し、後工程に耐えるものであればガラス基板に限定されるものではなく、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＰＥＮ等のプラスチック基板なども用いることができる。
【００１７】
また、本発明におけるブラックマトリクス２は、着色インクの混色を防止する隔壁とし
ても利用することから厚みは０．５μｍ以上が望ましく、従って樹脂（光重合性モノマー、光重合開始剤を含む）、黒色遮光材、分散剤、溶媒等を主成分とする黒色の感光性樹脂組成物を用い、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成することが望ましい。また、ブラックマトリクス２の形成方法としては、フォトリソグラフィ法に限定されるものではなく、例えば、熱転写法、印刷法によっても形成することが可能である。
【００１８】
ブラックマトリクス２の黒色遮光材としては、黒色顔料、黒色染料、無機材料などであり、有機顔料、カーボンブラック、アニリンブラック、黒鉛、酸化チタン、鉄黒などを混合して用いられるものである。
【００１９】
また、ブラックマトリクス２を形成する黒色の感光性樹脂組成物の溶媒としては、その塗布性、分散安定性などの点から、適宜選択して使用されるものであり、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジクライム、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
【００２０】
また、隔壁となるブラックマトリクス２には撥インク成分を添加して撥インク性を付与することが望ましい。これは、ブラックマトリクス２の隔壁を越えて着色インクがあふれてしまうことを防止し、隣接する着色部間での混色を防止する為である。添加する撥インク成分の具体的な例としては、主鎖または側鎖に有機シリコーンを有するもので、シロキサン成分を含むシリコーン樹脂やシリコーンゴム、この他にはフッ化ビニリデン、フッ化ビニル、三フッ化エチレン等や、これらの共重合体等のフッ素樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
次いで、図１（ｂ）に示すように、着色インク３をインクジェット法により開口部に付与する。インクジェット方式を用いた印刷装置４としては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ、あるいは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能である。
【００２２】
本発明における着色インク３の材料としては、色素と樹脂と溶媒を主成分としたものである。色素としては染料や顔料などが用いられる。樹脂としては、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアセタール、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂などが用いられ、色素との関係にて適宜選択されるものである。耐熱性や耐光性が要求される際には、アクリル樹脂が好ましい。
【００２３】
着色インクに使用する溶剤種としてはインクジェット印刷における適性を考慮し、表面張力の範囲は３５ｍＮ／ｍ以下で、且つ、沸点が１３０℃以上のものが好ましい。表面張力が３５ｍＮ／ｍ以上であるとインクジェット吐出時のドット形状の安定性に著しい悪影響を及ぼし、また、沸点が１３０℃以下であるとノズル近傍での乾燥性が著しく高くなり、その結果、ノズル詰まり等の不良発生を招くので好ましくない。
【００２４】
具体的には、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテート、２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルエーテル、２−（２−エトキシエトキシ）エタノール、２−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート、２−（２−ブトキシエトキシ）エチルアセテート、２−フェノキシエタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記要件を満たす溶剤なら用いることができる。また、必要に応じて２種類以上の溶剤を混合して用いても構わない。
【００２５】
また、樹脂への色素の分散を向上させる為に分散剤を用いてもよく、分散剤として非イ
オン性界面活性剤では、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど、またイオン性界面活性剤では、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリ脂肪酸塩、脂肪酸塩アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩など、その他に有機顔料誘導体、ポリエステルなどが挙げられる。分散剤は単独で使用してもよく、また二種類以上を混合して使用しても良い。溶媒としては溶解性の他に経時安定性、乾燥性などが要求され、色素、樹脂との関係にて適宜選択されるものである。
【００２６】
また、本発明により形成されるカラーフィルタは着色部の形成後、その耐性向上を目的として、熱、光、電子線等のエネルギーによる硬化処理が可能である。
【００２７】
図１（ｃ）に示すように、着色インク３を用いブラックマトリクス２の開口部に形成した着色部５の縦断面形状は凸形状をしている。一般に撥インク性を付与した隔壁を用いてインクジェット方式によりカラーフィルタを製造する場合、この「平坦性不良」が大きな改善課題とされている。これは、隔壁の撥インク性により各着色部間の混色は防げるものの、着色部の縦断面形状は、その撥インク性の影響により、中央部が高く盛り上がった凸形状になってしまうからである。すわなち、形成された着色部は周縁部の膜厚が薄く、中央部が厚い、不均一な膜厚のものとなる。この結果、着色部内での色ムラが生じてしまう。
【００２８】
そこで本発明では、次いで、図１（ｄ）に示すように着色部の形成後、熱プレス装置を用いて、未乾燥状態の着色部を熱プレスすることによって、硬化させると同時に平坦化させる。熱プレス装置による熱処理は１００〜３００℃で１０〜２４０分程度おこなえば良い。
【００２９】
熱プレス装置の上圧盤６ａと下圧盤６ｂによる平坦化によって、着色部は凸形状から平坦になり、色ムラのないカラーフィルタを製造することができる（図１（ｅ））。
【００３０】
また、図１（ｆ）に示すように、必要に応じて、カラーフィルタ表面を溶剤等から保護する為に保護層７を形成しても良い。保護層としては、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、光・熱併用タイプ等の樹脂膜、或いは蒸着、スパッタ等によって形成された無機膜等を用いることができ、カラーフィルタとしての透明性を有し、その後のＩＴＯ形成プロセス、配向膜形成プロセス等に耐えるものであれば使用可能である。
【００３１】
また、図２に示すように、熱プレス装置による平坦化を保護層７を設けた後におこなうことも可能である。この場合、保護層が着色部の微小な凹凸に追随してしまう傾向が強いので保護層の表面に、平滑な面を有するフィルムを介して熱プレスすることが望ましい。気泡が入らないように平滑な面を有するフィルムを貼り付け圧着しその後保護層を固化させることによって、保護層表面が平滑になった状態でフィルムを除去することが可能である。
【実施例１】
【００３２】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。
（ブラックマトリクスの形成）
無アルカリガラス（コーニング社製「＃１７３７」）上にカーボンブラックを含有したレジスト材（新日鉄化学（株）製；ブラックマトリクス用ネガ型レジストインキ「Ｖ−２５９  ＢＫ７３９Ｐ」）に感光性シリコン化合物であるジメチルポリシラン）を１０％添加したものを膜厚１．５μｍとなるようにスピンコートし、プリベークをおこなった。その後、露光、現像、ポストベーク処理をおこなってブラックマトリクスを形成した。
（着色インクの調製）
メタクリル酸２０部、メチルメタクリレート１０部、ブチルメタクリレート５５部、ヒド
ロキシエチルメタクリレート１５部を乳酸ブチル３００ｇに溶解し、窒素雰囲気下でアゾビスイソブチルニトリル０．７５部を加え７０℃にて５時間の反応によりアクリル共重合樹脂を得た。得られたアクリル共重合樹脂を樹脂濃度が１０％になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈しアクリル共重合樹脂の希釈液とした。この希釈液８０．１ｇに対し、顔料１９．０ｇ、分散剤０．９ｇを添加して、３本ロールにて混練し、赤色、緑色、青色の各着色ワニスを得た。この各着色ワニスをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで顔料濃度が５〜８％、粘度が１５ＣＰＳになるように調整し、Ｒ、Ｇ、Ｂ着色インクを得た。
（カラーフィルタの作製）
インクジェット印刷装置により、上記ブラックマトリクスの開口部に上記着色インクを適量付与し、１８０℃で３０分乾燥させ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）各々のパターン状の着色部を形成した。着色部はブラックマトリクスに付与した撥インク性により混色なく形成することができたが、着色部の縦断面形状は凸形状で膜厚差は０．５μｍであった。
【００３３】
その後、平板熱プレス装置を用いて未乾燥状態の着色部をプレスしながら２３０℃で１０分間の熱処理を施し、平坦化をおこない、また着色部全体を硬化させた。
【００３４】
上記のようにして作製したカラーフィルタを光学顕微鏡及びＳＥＭにより観察したところ、隣接する着色部間での混色は観察されなかった。また、着色部の断面形状を測定したところ、最大膜厚差は０．２μｍであり、色差が３以下の色ムラの少ないカラーフィルタを作製することができた。
【実施例２】
【００３５】
実施例１と同様にＲ、Ｇ、Ｂ各着色部を形成した後２３０℃で３０分間の熱処理をおこなって着色インクを完全に硬化させ着色部を形成した。その後、上記カラーフィルタ上にＵＶ硬化型樹脂を保護層として膜厚が２μｍとなるように塗布した。
【００３６】
上記保護層を設けたカラーフィルタをフッ素系フィルムを介して平板熱プレス装置を用いてプレスしながら９０℃で１０分間の熱処理を施した。フッ素系フィルムの圧着された面より紫外線露光後、フッ素系フィルムを除去すると、平滑な表面を有する保護層を作製することができた。
【００３７】
上記のようにして作製したカラーフィルタを光学顕微鏡及びＳＥＭにより観察したところ、隣接する着色部間での混色は観察されなかった。また、カラーフィルタ表面の平坦性を測定したところ、最大膜厚差は０．１μｍであった。また保護層と同様に着色部も平坦化されており色差が３以下の色ムラの少ないカラーフィルタを作製することができた。
【実施例３】
【００３８】
実施例１と同様にブラックマトリクスを形成し、該ブラックマトリクス開口部に対して、インクジェット印刷装置により、着色インクの付与をおこない着色部を形成した。その後の、熱プレス装置による平坦化はおこなわなかった。
【００３９】
上記のようにして作製したカラーフィルタを光学顕微鏡及びＳＥＭにより観察したところ、隣接する着色部間での混色は観察されなかった。しかし、着色部の断面形状は凸形状で色ムラが大きく、色差を測定したところ１０以上であった。
【実施例４】
【００４０】
実施例２と同様にインクジェット印刷装置により着色インクの付与をおこない着色部を形成した。熱処理により着色部を硬化させた後、ＵＶ硬化型樹脂を膜厚が２μｍとなるよ
うに塗布した。９０℃で１０分間のプリベークをおこなった後、紫外線露光処理をおこなって完全に硬化させた。その後の熱プレス処理はおこなわなかった。
【００４１】
上記のようにして作製したカラーフィルタを光学顕微鏡及びＳＥＭにより観察したところ、隣接する着色部間での混色は観察されなかった。しかし、着色部の色ムラが大きく、色差を測定したところ１０以上であった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるカラーフィルタの製造方法の一実施例を説明する工程図である。
【図２】保護層を設けた後に平坦化を行う工程図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・透明基板
２・・・ブラックマトリクス
３・・・着色インク
４・・・インクジェット方式を用いた印刷装置
５・・・着色部
６ａ・・・プレス装置の上圧盤
６ｂ・・・プレス装置の下圧盤
７・・・保護層
【図１】
2006017980.tif 000003
【図２】
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